人和动物的需要。在食物和动物饲料中添加适量的赖氨酸有利于人类健康和动物的生长。人 们已经发现在某些微生物中存在着赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制,据此 Nakayama等人于 961年从谷氨酸棒杆菌分离到一株高丝氨酸营养缺陷型菌种;Shhe和Sano则于1969年获 得了一株苏氨酸和蛋氨酸双重营养缺陷型黄色短杆菌( Brevibacterium flavum)菌种。这两 个菌种的胞内苏氨酸合成都受到了阻遏,从而降低了对天冬氨酸激酶的抑制作用,促进了赖 氨酸的积累,使赖氨酸的工业化生产成为可能。目前,赖氨酸生产菌的发酵水平已经达到 l00g/L以上,微生物发酵法成了唯一的赖氨酸工业化生产方法。 L-苯丙氨酸是另一种人类必需的氨基酸,近年来又在新型甜味剂 Aspartame(中文商品 名:天冬甜精或阿斯巴甜)的合成中发现了新的应用,因此L苯丙氨酸的产量增加很快。1974 年, Coates和 Nester发现了一株β-噻吩丙氨酸抗性的枯草杆菌( Bacillus subtilis)突变株, 该菌株的预苯氨酸脱氢酶活力受到抑制,解除了L-苯丙氨酸的负反馈抑制:1981年,Goto 等人从乳酸发酵杆菌分离到了一株p氟苯丙氨酸(PFP)和5-甲基色氨酸抗性的突变株,属 于酪氨酸缺陷型。目前化学合成、酶法合成及微生物发酵生产苯丙氨酸都已实现工业化生产, 而微生物发酵法则由于原料便宜而受到青睐。 自七十年代以来,几乎所有氨基酸的发酵法生产都进行了研究和开发,已经获得工业 化生产的除了上述三种氨基酸外,还有精氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、丝 氨酸、苏氨酸及缬氨酸等。 获得高产菌种始终是发酵法生产氨基酸的关键。除了从野生型菌株岀发,通过筛选、 诱变等方法获得营养缺陷型和/或调节突变型菌株的传统方法外,利用基因重组技术获得氨 基酸发酵高产菌种已经成了新的发展方向。例如,前苏联的科学家利用基因工程方法将合成 L-苏氨酸的基因克隆到大肠杆菌中,L苏氨酸的产量提高到了55g/;能积累L苯丙氨酸的 基因工程菌也已经应用于工业生产;基因工程菌的宿主细胞已经从Gram阴性菌发展到Gram 阳性菌。生产氨基酸的基因工程菌的研究还在深入地进行,必将为提高氨基酸的发酵水平作 出贡献 发酵法生产氨基酸的另一个发展方向是采用先进的发酵技术。固定化细胞发酵、连续 发酵、新型的生物反应器(如气升式反应器)、及发酵过程的优化和控制等都在氨基酸发酵 工业中受到重视 从发酵液中分离提取氨基酸的新技术和新工艺对于提高氨基酸发酵工业的水平和经济 效益也有十分重要的作用。一些新颖的分离方法正在氨基酸工业推广应用,如膜分离、离子 交换及电渗析等 7.1.2发酵法生产氨基酸的徽生物 谷氨酸的产生菌可以从自然界中筛选得到,例如谷氨酸棒杆菌和黄色短杆菌。最初筛 选得到的菌种积累谷氨酸的能力都不强,不超过30g/L。进过不断的诱变育种,现在工业用 的菌种产谷氨酸能力已经超过100g/,有些菌种甚至达到了150g以上,大大提高了生产 效率,降低了生产成本。要从自然界筛选到其它氨基酸的生产菌种就不那么容易了,这是由 这些氨基酸在细胞内的代谢机理决定的。至今从自然界筛选的微生物只有能积累DL-丙氨酸 的嗜氨微杆菌( Microbacterium amminophilum)及产生L缬氨酸的乳酸发酵短杆菌,但是产 量都很低。其他氨基酸的产生菌几乎都是从短杆菌和棒杆菌通过诱变育种或基因工程技术获 得的。这是氨基酸发酵菌种的一大特点。 除了高产外,对氨基酸生产菌种的其它要求包括抗噬菌体的侵入。噬菌体是氨基酸生 产的大敌,由于感染噬菌体而引起‘倒罐’会给生产造成重大损失,因此,应该选育抗噬菌 体的菌种。2 人和动物的需要。在食物和动物饲料中添加适量的赖氨酸有利于人类健康和动物的生长。人 们已经发现在某些微生物中存在着赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制，据此 Nakayama 等人于 1961 年从谷氨酸棒杆菌分离到一株高丝氨酸营养缺陷型菌种；Shhe 和 Sano 则于 1969 年获 得了一株苏氨酸和蛋氨酸双重营养缺陷型黄色短杆菌（Brevibacterium flavum）菌种。这两 个菌种的胞内苏氨酸合成都受到了阻遏，从而降低了对天冬氨酸激酶的抑制作用，促进了赖 氨酸的积累，使赖氨酸的工业化生产成为可能。目前，赖氨酸生产菌的发酵水平已经达到 100g/L 以上, 微生物发酵法成了唯一的赖氨酸工业化生产方法。 L-苯丙氨酸是另一种人类必需的氨基酸，近年来又在新型甜味剂 Aspartame（中文商品 名：天冬甜精或阿斯巴甜）的合成中发现了新的应用, 因此 L-苯丙氨酸的产量增加很快。1974 年，Coates 和 Nester 发现了一株β-噻吩丙氨酸抗性的枯草杆菌（Bacillus subtilis）突变株， 该菌株的预苯氨酸脱氢酶活力受到抑制，解除了 L-苯丙氨酸的负反馈抑制；1981 年，Goto 等人从乳酸发酵杆菌分离到了一株 p-氟苯丙氨酸（PFP）和 5-甲基色氨酸抗性的突变株，属 于酪氨酸缺陷型。目前化学合成、酶法合成及微生物发酵生产苯丙氨酸都已实现工业化生产， 而微生物发酵法则由于原料便宜而受到青睐。 自七十年代以来，几乎所有氨基酸的发酵法生产都进行了研究和开发，已经获得工业 化生产的除了上述三种氨基酸外，还有精氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、丝 氨酸、苏氨酸及缬氨酸等。 获得高产菌种始终是发酵法生产氨基酸的关键。除了从野生型菌株出发，通过筛选、 诱变等方法获得营养缺陷型和/或调节突变型菌株的传统方法外，利用基因重组技术获得氨 基酸发酵高产菌种已经成了新的发展方向。例如，前苏联的科学家利用基因工程方法将合成 L-苏氨酸的基因克隆到大肠杆菌中，L-苏氨酸的产量提高到了 55g/L；能积累 L-苯丙氨酸的 基因工程菌也已经应用于工业生产；基因工程菌的宿主细胞已经从Gram阴性菌发展到Gram 阳性菌。生产氨基酸的基因工程菌的研究还在深入地进行，必将为提高氨基酸的发酵水平作 出贡献。 发酵法生产氨基酸的另一个发展方向是采用先进的发酵技术。固定化细胞发酵、连续 发酵、新型的生物反应器（如气升式反应器）、及发酵过程的优化和控制等都在氨基酸发酵 工业中受到重视。 从发酵液中分离提取氨基酸的新技术和新工艺对于提高氨基酸发酵工业的水平和经济 效益也有十分重要的作用。一些新颖的分离方法正在氨基酸工业推广应用，如膜分离、离子 交换及电渗析等。 7. 1. 2 发酵法生产氨基酸的微生物 谷氨酸的产生菌可以从自然界中筛选得到，例如谷氨酸棒杆菌和黄色短杆菌。最初筛 选得到的菌种积累谷氨酸的能力都不强，不超过 30g/L。进过不断的诱变育种，现在工业用 的菌种产谷氨酸能力已经超过 100 g/L，有些菌种甚至达到了 150 g/L 以上，大大提高了生产 效率，降低了生产成本。要从自然界筛选到其它氨基酸的生产菌种就不那么容易了，这是由 这些氨基酸在细胞内的代谢机理决定的。至今从自然界筛选的微生物只有能积累 DL-丙氨酸 的嗜氨微杆菌（Microbacterium amminophilum）及产生 L-缬氨酸的乳酸发酵短杆菌，但是产 量都很低。其他氨基酸的产生菌几乎都是从短杆菌和棒杆菌通过诱变育种或基因工程技术获 得的。这是氨基酸发酵菌种的一大特点。 除了高产外，对氨基酸生产菌种的其它要求包括抗噬菌体的侵入。噬菌体是氨基酸生 产的大敌，由于感染噬菌体而引起‘倒罐’会给生产造成重大损失，因此，应该选育抗噬菌 体的菌种